EDA數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告

EDA實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)EDA實(shí)驗(yàn)數(shù)字鐘

一．實(shí)驗(yàn)任務(wù)

用FPGA器件和EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)已知條件:1.MAX+PlusII軟件2..FPGA實(shí)驗(yàn)開發(fā)裝

基本功能:1.以數(shù)字形式顯示時(shí)，分，秒的時(shí)間；2.小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制；3.分，秒計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制；

多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)：

輸入變量：時(shí)鐘CPS，直接清零RD；輸出變量：小時(shí)H[7..4]、H[3..0]為8421BCD碼輸出，其時(shí)鐘為CLK；分計(jì)時(shí)M[7..4]、M[3..0]為8421BCD碼輸出，其時(shí)鐘為CPM;秒計(jì)時(shí)S[7..4]、S[3..0]為8421BCD碼輸出，其時(shí)鐘為CLK;RD為清零信號(hào)等。

二.仿真與波形1.60進(jìn)制原理圖如下;

其仿真波形如下：

2.24進(jìn)制原理圖如下：

其仿真波形如下：

3.數(shù)字鐘的整個(gè)電路圖如下：

邏輯電路說明：由電路分析得知，多功能數(shù)字電子鐘最基本的計(jì)時(shí)電路在CLK（秒）時(shí)鐘作用下，電路輸出變量為H[7..0]，M[7..0]及S[7..0]，按8421BCD碼正常走時(shí)，電路為異步時(shí)序邏輯電路4.數(shù)字電子鐘的仿真波形如下:

仿真波形分析及結(jié)論：

由仿真波形分析得知在CLK（秒）時(shí)鐘作用下，電路正常走時(shí)。分析過程完全符合多功能數(shù)字電子鐘最基本的計(jì)時(shí)功能，邏輯電路設(shè)計(jì)正確。三.感想：

這次的課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是《EDA多功能數(shù)字鐘》，這次課程設(shè)計(jì)驗(yàn)我花了兩個(gè)上午的時(shí)間。雖然我是順利的完成了任務(wù)，但是在實(shí)驗(yàn)中我還是發(fā)現(xiàn)了自己存在的一些問題。

在課程設(shè)計(jì)中我經(jīng)常做完上一步就忘記了下一步該怎么做，總是一邊看老師的課件一邊做，這樣一來浪費(fèi)了不少時(shí)間，這是由于我對(duì)軟件的操作不熟練的緣故，因此我覺得我應(yīng)該在今后的日子里多練習(xí)一下這個(gè)MAX+PLUS軟件，做到在以后的學(xué)習(xí)及工作中能利用這個(gè)軟件快速的正確的完成任務(wù)。在實(shí)驗(yàn)中我還經(jīng)常出現(xiàn)掉步驟的現(xiàn)象，比如經(jīng)常忘記“指向當(dāng)前文件”，從而導(dǎo)致得到的結(jié)果是錯(cuò)誤的甚至根本就得不到結(jié)果，這全都是因?yàn)榇中拇笠庠斐傻�。在今后的日子里我�?huì)努力的去改掉這個(gè)毛病，從而高質(zhì)量的完成老師交給我的各項(xiàng)任務(wù)!

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EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

摘要

隨著現(xiàn)在社會(huì)的快速發(fā)展，人們都電子產(chǎn)品的要求越來越高，因而電子產(chǎn)品無論從制作上還是從銷售上都要求很高。要制作一個(gè)應(yīng)用性比較好的電子產(chǎn)品就離不開數(shù)字電路，大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，很多電子設(shè)備都有數(shù)字電路。數(shù)字系統(tǒng)是一個(gè)能夠?qū)��?shù)字信號(hào)進(jìn)行加工，傳遞，和存儲(chǔ)的實(shí)體，它由實(shí)現(xiàn)各種功能的數(shù)字邏輯電路相互連接而成。用來處理數(shù)字信號(hào)的電子線路稱為數(shù)字電路，數(shù)字集成電路的基本邏輯單元是邏輯門，一塊集成電路芯片所容納的邏輯門數(shù)量反映了芯片的集成度，集成度越高，單個(gè)芯片所實(shí)現(xiàn)的邏輯功能越強(qiáng)。數(shù)字電路在生活中應(yīng)用廣泛，而我所學(xué)習(xí)的專業(yè)為電子信息工程，對(duì)于數(shù)字電路的熟悉程度要更徹底，所以我選擇設(shè)計(jì)數(shù)字鐘電路。

在本次設(shè)計(jì)的課題中，其目的是得到一個(gè)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)字時(shí)鐘。在數(shù)字鐘的制作過程中，要得到準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，就必須對(duì)組成電路的每一部分的要求要高。整個(gè)電路是由振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管五個(gè)部分組成。整個(gè)電路的核心部分是振蕩電路，振蕩電路應(yīng)采取晶體振蕩，晶體振蕩器輸出頻率為32768HZ，在設(shè)計(jì)中我們采用CD4060來完成電路的振蕩和分頻，以便于得到1HZ的輸出頻率。在計(jì)數(shù)電路中采用了74LS161計(jì)數(shù),74LS161是直接清零的計(jì)數(shù)器，在電路中起計(jì)數(shù)和分頻的作用。為了能夠得到即準(zhǔn)確又清楚的輸出，電路采用了譯碼驅(qū)動(dòng)和數(shù)碼顯示，譯碼器為74LS247（BCD七段顯示譯碼器）。譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)有嚴(yán)密的邏輯關(guān)系。

關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，譯碼器，振蕩器，分頻器，譯碼驅(qū)動(dòng)

目錄

摘要5目錄6設(shè)計(jì)任務(wù)描述7設(shè)計(jì)思路8設(shè)計(jì)方案91.引言102.各部分的分析122.1、振蕩電路122.2、分頻電路132.3、時(shí)間計(jì)數(shù)電路132.4、譯碼驅(qū)動(dòng)電路142.5、校時(shí)電路152.6、數(shù)碼顯示電路163.電路的邏輯功能173.1、十進(jìn)制183.2、六進(jìn)制183.3、二十四進(jìn)制18結(jié)論18致謝21參考文獻(xiàn)22附錄A1.123附錄A1.224附錄A1.325

設(shè)計(jì)任務(wù)描述

1設(shè)計(jì)題目

題目：數(shù)字鐘電路2設(shè)計(jì)要求

（1）以二十四小時(shí)為一個(gè)周期計(jì)時(shí)。（2）有快速校時(shí)功能。3設(shè)計(jì)目的

（1）掌握數(shù)字鐘電路的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法。

（2）熟悉集成電路的使用方法。4基本要求

（1）電路的計(jì)時(shí)周期為二十四小時(shí)。

（2）有快速校時(shí)功能，校時(shí)只對(duì)小時(shí)和分校時(shí)，不對(duì)秒校時(shí)。（3）各計(jì)時(shí)電路顯示。

設(shè)計(jì)思路

根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)的要求,我設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘電路由6個(gè)部分組成：振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示。（1）秒脈沖電路設(shè)計(jì)：采用振蕩分頻器CD4060和電容電阻得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。

（2）分頻器電路設(shè)計(jì)：分頻器電路還是采用CD4060來實(shí)現(xiàn)，CD4060集成元件有很多個(gè)輸出端，各輸出管腳的輸出頻率竇不相同，所以才有它來實(shí)現(xiàn)分頻功能，輸出1HZ的信號(hào)。

（3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元：采用16進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選74LS161，其內(nèi)部邏輯框圖如圖2.3所示。該器件為雙2-8-16異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與1Hz秒輸入信號(hào)相連，Ｑ３可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中Ｑ２可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片75HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路。

（4）譯碼驅(qū)動(dòng)電路：計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有74LS247

（5）數(shù)碼顯示：對(duì)于譯碼器輸出的十進(jìn)制數(shù)通過共陽極數(shù)碼管顯示。（6）校時(shí)電路：校時(shí)電路一般采用開關(guān)校時(shí)電路，將振蕩器輸出的1HZ脈沖直接加到時(shí)校時(shí)電路或分校時(shí)電路的輸入端，對(duì)電路進(jìn)行校時(shí)。

電路的整體思想是：電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒、計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖�！胺钟�(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”�！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位LED七段顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路時(shí)用來對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。

設(shè)計(jì)方案

方案一：

設(shè)計(jì)一個(gè)以二十四小時(shí)為一個(gè)周期的數(shù)字鐘電路，并具有快速校時(shí)功能。具體將電路分為五部分來設(shè)計(jì)，分別為振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示。在振蕩電路和分頻電路用CD4060，計(jì)數(shù)單元用74LS161，譯碼器用74LS247,數(shù)碼顯示用六個(gè)LED數(shù)碼管。校時(shí)部分采用開關(guān)校時(shí)。此電路的整個(gè)設(shè)計(jì)思想清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案二：

設(shè)計(jì)一個(gè)以二十四小時(shí)為一個(gè)周期的數(shù)字鐘電路，并具有快速校時(shí)功能。具體將電路分為五部分來設(shè)計(jì)，分別為振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示。在振蕩電路部分采用晶體振蕩器。石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率容易調(diào)整。用反相器74LS04與石英晶體構(gòu)成振蕩電路。取振蕩的頻率為32768Kz。分頻器采用3片74LS90，因每片為十分之一分頻，3片級(jí)聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號(hào)。在時(shí)間計(jì)數(shù)電路部分，脈沖信號(hào)經(jīng)過計(jì)數(shù)器，分別得到：“秒”個(gè)位、十位，“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。“秒”“分”計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制，小時(shí)為12小時(shí)。在譯碼電路部分，譯碼是將給定的代碼進(jìn)行翻譯，采用的碼制不同，譯碼電路也不同。74LS48驅(qū)動(dòng)器是與8421BCD編碼計(jì)數(shù)器配合用的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。74LS48的輸入端和計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的輸出端，74LS48的輸出端和七段顯示器的對(duì)應(yīng)段相連。在數(shù)碼顯示部分才用LCD液晶顯示器。

通過以上兩種方案的比較，第一個(gè)方案思路清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠很好的應(yīng)用我們所學(xué)的數(shù)字電路知識(shí)，并且在設(shè)計(jì)過程中能夠讓我更好的應(yīng)用和發(fā)揮所學(xué)的知識(shí)。其中第一個(gè)方案還有另外一個(gè)特點(diǎn)，在準(zhǔn)確完成數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的前提下，器件的使用量很小，成本不高。第二個(gè)電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但思路很清楚。器件的使用量上明顯比第一個(gè)方案要少的多，成本太大。經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)的考慮，第一個(gè)方案更好，所一我選擇第一個(gè)設(shè)計(jì)方案。

1.引言

本次設(shè)計(jì)的數(shù)字電路是數(shù)字時(shí)鐘，其要求是以二十四小時(shí)為一個(gè)周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，并且電路具備校時(shí)功能。整個(gè)電路是由振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管五個(gè)部分組成。其過程是振蕩電路產(chǎn)生一個(gè)1HZ的時(shí)鐘脈沖，經(jīng)過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，再通過譯碼驅(qū)動(dòng)電路將二進(jìn)制碼譯成十進(jìn)制數(shù)，再通過數(shù)碼管顯示出來。1.1數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的整體方案

整個(gè)電路是由振蕩器電路、分頻器電路、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管五個(gè)部分組成�；�本框圖如下：

數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)時(shí)十位計(jì)數(shù)時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)分十位計(jì)數(shù)分個(gè)位計(jì)數(shù)秒十位計(jì)數(shù)秒個(gè)位計(jì)數(shù)校時(shí)控制電路校分控制電路振蕩電路分頻電路

各部分的簡(jiǎn)要作用是：振蕩電路采用CC4060產(chǎn)生振蕩，CC4060外接電容和電

阻及晶體振蕩器來產(chǎn)生輸出為1HZ的脈沖，由晶體振蕩器產(chǎn)生的輸出是32768HZ，CC4060具有分頻作用，可以產(chǎn)生輸出為1HZ的輸出脈沖。振蕩電路也是整個(gè)電路的核心部分，數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確與否關(guān)鍵在于振蕩電路的輸出是否為1HZ的秒信號(hào)。為了穩(wěn)定振蕩器的輸出，可以在振蕩器的輸出端加一個(gè)D觸發(fā)器，再將輸出端加在計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖輸入端。

電路的另一部分就是計(jì)數(shù)單元和譯碼驅(qū)動(dòng)電路，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)，還實(shí)現(xiàn)分頻的作用，計(jì)數(shù)單元采用6個(gè)74LS161。譯碼驅(qū)動(dòng)器是將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進(jìn)制輸出，在通過數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

2.各部分的分析

2.1，振蕩電路。

數(shù)字鐘電路是一個(gè)數(shù)字邏輯電路，除了5V的直流電源以外，再?zèng)]有其他的電源電路，因而必須設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路，也就是整個(gè)電路的核心部分，振蕩電路。電路圖如下所示：

CC4060有很多輸出管腳，為了得到1HZ的輸出信號(hào)，輸出接3管腳，以上電路是一般的振蕩電路，對(duì)于準(zhǔn)確度較高的數(shù)字電路，以上電路還達(dá)不到要求。準(zhǔn)確性較高的振蕩電路一般采用晶體振蕩電路，得到較高水平的輸出。晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用TTL門電路構(gòu)成；另一類是通過CMOS非門構(gòu)成的電路，如圖1.2所示，從圖上可以看出其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。該電路廣泛使用于各種需要頻率穩(wěn)定及準(zhǔn)確的數(shù)字電路，如數(shù)字鐘、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信電路等。晶體振蕩電路如下：

圖1.2CMOS晶體振蕩器(仿真電路)

圖1.2所示電路中，CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。2.2分頻電路

分頻電路還是采用振蕩電路來完成，即CC4060外接電容和電阻。CC4060有很多的輸出管教，且各管教的輸出頻率是不同的，為了得到1HZ的輸出，CC4060接3管腳。但是只用CC4060、電容和電阻達(dá)到的準(zhǔn)確度不高，所以在工程設(shè)計(jì)中大部分采用晶體振蕩。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32768Ｈz的振蕩信號(hào)分頻為1ＨZ的分頻倍數(shù)為32768（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74LS161等。實(shí)際上，從盡量減少元器件數(shù)量的角度來考慮，這里可選多極２進(jìn)制計(jì)數(shù)電路CD4060和CD4040來構(gòu)成分頻電路。CD4060和CD4040在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。

CD4060計(jì)數(shù)為１４級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32768Ｈz的信號(hào)分頻為２Ｈz，其內(nèi)部框圖如圖2.1所示，從圖中可以看出，CD4060的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。2.3時(shí)間計(jì)數(shù)電路

一般采用16進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選74LS161，其內(nèi)部邏輯框圖如圖2.3所示。該器件為雙2-8-16異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。

74LS161是一片十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，異步置零，同步置數(shù)具體功能如下真值表所示：

輸入CR非LD非輸出CO說明CTPCTTCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q001111××××××××0×11110××100000CO=CT×Q3Q2Q1Q0CO=Q3Q2Q異步置零同步置數(shù)D3D2D1D0D3D2D1D0××××十六進(jìn)制計(jì)數(shù)保持保持××××××0×××××1Q0CO=CTQ3Q2Q1Q00秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與1Hz秒輸入信號(hào)相連，Ｑ３可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中Ｑ２可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片75HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路。2.4,譯碼驅(qū)動(dòng)電路

計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的

8421BCD碼顯示出來，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有74LS247。74LS247元件圖及真值表如下所示

13121110915147126

354UTAINOAUTBINOBUTCINOCUTDINODOUTEOUTFTUTGLORBIBI/RBOU174LS247

圖2.4.174LS247元件圖

圖2.4.274LS247真值表

74LS247是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，集電極開路輸出，接受4位二進(jìn)制碼-十進(jìn)制數(shù)（BCD）輸入借助于輔助輸入端狀態(tài)，輸出端最大電壓為15V。有自動(dòng)前后沿滅零控制（RBI/RBO）,試燈（LT）可在BI/RBO節(jié)點(diǎn)處高于高電平的任何時(shí)刻去進(jìn)行，該電路還含有一個(gè)滅燈輸入（BI），它用來控制燈的亮度或禁止輸入。2.5，校時(shí)電路

根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧�(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖２.６所示即為用COMS與或非門實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校時(shí)電路，圖中，In1端與低位的進(jìn)位信號(hào)相連；In2端與校正信號(hào)相連，校正信號(hào)可直接取自分頻器產(chǎn)生的1Hz或2Hz（不可太高或太低）信號(hào)；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。

如圖2.6所示，當(dāng)開關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ�信�?hào)和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過與或門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。顯然，這樣的校時(shí)電路需要兩個(gè)。

若門電路采用TTL型，則可省去電阻R1和R2。

與或非門可選74HC15，非門則可選74HC00或74HC04等。圖2.6所示校時(shí)電路存在開關(guān)抖動(dòng)問題，使電路無法正常工作，因此實(shí)際使用時(shí)，須對(duì)開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行消除抖動(dòng)處理。通常采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動(dòng)電路，

2.6，數(shù)碼顯示電路

電路的輸出端應(yīng)該接6個(gè)數(shù)碼管，將譯碼器輸出的十進(jìn)制數(shù)顯示出來，數(shù)碼管采用HS-5101BS2,數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。數(shù)碼管有10個(gè)管腳，其中有兩個(gè)腳是相連的，即共陽極。

A30000000011A2A1A0Ya0000111100001100110001010101010100100000Yb0000011000Yc0010000000Yd0100100100Ye0101110101Yf0111000100Yg1100000100顯示字形0123456789

3.3、二十四進(jìn)制

圖3.1十進(jìn)制電路

3.電路的邏輯功能

3.2、六進(jìn)制

十進(jìn)制電路是有74LS161來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)二進(jìn)制計(jì)數(shù)到“0101”時(shí)，譯碼器輸出10，向十位進(jìn)一，計(jì)數(shù)器本身清零。電路如下：

數(shù)字鐘電路是以24小時(shí)為一個(gè)周期計(jì)時(shí)的，所以，在整個(gè)電路中有十進(jìn)制、六進(jìn)制。3.1、十進(jìn)制

十進(jìn)制電路是有74LS161來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)二進(jìn)制計(jì)數(shù)到“1010”時(shí)，譯碼器輸出10，向十位進(jìn)一，計(jì)數(shù)器本身清零。電路如下：

圖3.2六進(jìn)制

二十四進(jìn)制部分電路，其工作原理同上。當(dāng)時(shí)間達(dá)到23：59：59秒時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，重新開始計(jì)數(shù)。電路如下：

結(jié)論

在短短的兩周時(shí)間里，我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的一些基本知識(shí)，雖然時(shí)間短暫，但我還是充分利用，從中學(xué)會(huì)了不少知識(shí)。在本學(xué)期中，各種形式的實(shí)踐課占了很大一部分課時(shí)。在實(shí)踐課中，我們學(xué)到了很多我們所學(xué)課程的教科書上沒有的東西。同時(shí)，實(shí)踐課對(duì)我們理論課的學(xué)習(xí)也很有幫助。做設(shè)計(jì)之前在網(wǎng)上，圖書館找了好幾天的資料，也自學(xué)了PROTEL99SE軟件。單元電路的每一部分都經(jīng)過比較認(rèn)真的考慮，比較了很多類似的電路，也參考了很多書，做完之后覺得這樣的方案組合還是可行的。因?yàn)檫@樣那樣的原因，沒有能做出成品，但應(yīng)該知道做成品就更困難，遇到的困難也就會(huì)更多。但從開始認(rèn)為隨便就可以找到現(xiàn)成的方案到經(jīng)過兩個(gè)多星期自己的實(shí)踐，得到了自己的設(shè)計(jì)，已經(jīng)邁出了動(dòng)手的第一步。在以往的學(xué)習(xí)中，我總感覺對(duì)課本知識(shí)不理解，不會(huì)融會(huì)貫通，在這次設(shè)計(jì)中，我真正把理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，使我所學(xué)的數(shù)字電子知識(shí)得到了的運(yùn)用，我覺得我的能力有了更進(jìn)一步的提高。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我遇到了幾個(gè)自己不能解決的問題，通過老師和同學(xué)的幫助最終把問題解決，在此，我才知道自己的電子知識(shí)還是不夠，而且我們所學(xué)的理論知識(shí)是很有用的，沒有堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，是不可能完成設(shè)計(jì)的。

實(shí)踐的過程中出現(xiàn)了無法解決的問題，所以我們也查閱了大量相關(guān)資料和書籍，這也是獲取知識(shí)最重要的途徑之一，吸取前人的經(jīng)驗(yàn)也是解決問題的很好途徑，但是絕不能照抄別人的成品，先繼承后發(fā)展才能算是我的收獲的。

“書到用時(shí)方恨少！”應(yīng)用時(shí)的捉襟見肘才讓我認(rèn)識(shí)到了自己的不足，每一門專業(yè)基礎(chǔ)課都是我們手中不可替代的武器，只有把他們有機(jī)聯(lián)系起來才有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的功能，本次課程設(shè)計(jì)是我體會(huì)到只有付出才會(huì)有收獲，只有平日認(rèn)真學(xué)習(xí)關(guān)鍵時(shí)刻才會(huì)不捉襟見肘，只有團(tuán)結(jié)一致才會(huì)成功，只有互助才會(huì)順利

課程設(shè)計(jì)要親手做過，不管它是否有結(jié)果。你要學(xué)的是知識(shí)，是解決問題的方法和思想，要端正學(xué)習(xí)態(tài)度，一時(shí)的成敗不足以論英雄，每一次突破都是一種收獲，就是在這樣的過程中我們才能不斷提高。在從開始接到課程設(shè)計(jì)，再到報(bào)告的完成，每走一步都滲透著努力和汗水。在收獲知識(shí)的同時(shí)收獲快樂。

附錄A1.1

元件表

名稱電阻R1電阻R2電容C數(shù)碼管計(jì)數(shù)器譯碼器與非門分頻器與門

型號(hào)1.3K360K0.1uFHS-5101AS274LS16174LS24774LS00CD406074LS08數(shù)量11166621

附錄A1.1

真值表

CP01111111111

ABCD××××abcdefg00000001111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111111011顯示熄滅0123456789000000010010001101000101011001111000100

附錄A1.3

電路原理圖

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